днк

Постов: 28 Рейтинг: 46299
1160

Зачем ученым зеленые мыши?

Развернуть
Зачем ученым зеленые мыши?
Думаю, всем не раз попадались «ужасные» картинки генно-модифицированных мышек, которые теперь светятся зелёным. А ещё кошек, свиней, рыбок... Ну и конечно, бактерий. «Неужели этим ученым нечем заняться?» - можно подумать, глядя на фото в сети. Все совсем не так.

Учёные, конечно, любят поразвлечься, но за каждой шуткой спрятано научное открытие и настоящие цели. Ведь деньги на исследования они не рисуют в своих лабораториях в свободное время.

Представьте, что мы хотим научить свинью синтезировать в себе человеческий инсулин. То есть ввести в неё изменённый ген, с которого будет правильно считываться рецепт инсулина.
Методов ввести ДНК в клетку будущего зародыша существует несколько. Электрическая встряска, генная пушка...

Но есть только один и очень дорогой метод, который может гарантировать, что нужный нам изменённый кусочек ДНК попал в нужную клетку.

Мало того, что метод это дорогой, он ведь ещё и очень медленный: мы вручную должны провести манипуляцию с каждой клеткой! А в одном эксперименте клеток бывают тысячи! Значит, этот метод нам не очень подходит.

Есть другие методы, которые позволяют ввести кусочек ДНК - нужный нам модифицированный ген - сразу во множество клеток. Их минусы в том, что при этом мы не можем гарантировать, что этот ген попал в каждую из клеток.

Кроме того, даже если ген попал в клетку-зародыша, важно то, как дальше прошло деление клетки. Могло случится так, что модифицированный ген попадёт только в одну из разделявшихся половинок. Значит, наш генномодифицированный организм будет «химерным» - часть клеток одного вида, часть изменённая. У нас может появится хрюшка, у которой печень и сердце появились от той половинки клеточки, которая захватила изменённый ген, а остальная хрюшка появилась от половинки с «родными» генами.

Так как же узнать, как хорошо прошла и прошла ли вообще модификация?

Самым простым методом было бы просто посмотреть на хрюшек и сказать: о! Так вон те, что зелёным светятся (или только часть тела, или органов светится) и есть мутанты! Прямо как в кино, да?:) Ну вот так учёные и поступили!

Вместе с тем геном, который мы встраиваем для главной цели, мы «приписываем» к вводимому кусочку ДНК текст для гена флюоресцентного белка. Когда генетическая машинка считает целевой ген, она обязательно прочитает и ген светящегося белка. Синтезируется белок и засветится при определённом освещении. Таким образом мы опознаем тех животных, в которых мутация прошла, просто посветив на них специальной лампой! Все гениальное просто :)


Фото1: Reuters
Фото2: сайт Биомолекула
Фото3-4: google images
Зачем ученым зеленые мыши?
Зачем ученым зеленые мыши?
Зачем ученым зеленые мыши?
1280

Как учатся бактерии

Развернуть
Как учатся бактерии
"Почему у лебедей длинные шеи?" - "Лебеди с короткой не выжили" - ответит нам последователь Дарвина. "Они очень старались добыть корм со дна" - ответит нам сторонник Ламарка.

Ламарк утверждал, что организмы могут приобрести необходимые качества, если будут очень стараться: прыгать с крыши, чтобы отрастить крылья, топиться в воде пока не образуются жабры.
Но так это не работает. Или...

Есть единственные в мире организмы, которые действительно могут "постараться" и приобрести новое свойство. Это - бактерии.
Дело в их необычном строении: в теле бактерии есть маленькие кольцевые кусочки молекулы ДНК, в которых они хранят "запасную" информацию.
Как учатся бактерии
Представьте, как герой фильма в экстремальной ситуации за 5 минут прочитывает руководство пилота и сажает самолет с перепуганными пассажирами. Вот бактерии именно так и могут! Нет, пассажиров им не спасти, но вовремя достать свои инструкции - плазмиду - и обучиться синтезировать непривычный для них белок - легко!

Когда бактерия попадает в экстремальные для нее условия ее генетический аппарат начинает считывать информацию из библиотеки - плазмид. По нужной плазмиде синтезируется требуемое в данной ситуации вещество, и бактерия становится устойчивой к этим условиям.
А что делать, если нужной инструкции у бактерии под рукой не оказалось? Можно попросить у соседа!

Если у кого-то из товарищей есть нужная плазмида, то вскорости множество ее копий окажется у всей колонии. И вся колония станет обладать "навыками". Если же условия опять изменятся или вернутся в норму, бактерия избавится от ненужного свойства - выкинет инструкции.
Как учатся бактерии
Звучит круто? Для человека не очень.
Ведь такие экстремальные условия это и антибиотики, которыми мы пытаемся вылечить бактериальную инфекцию.

Это значит, что каждый раз, когда мы пьем антибиотики без необходимости и точного назначения врача, когда не допиваем курс до конца, мы тренируем бактерий быть устойчивыми к антибиотику. И лишаем себя и всех вокруг возможности подействовать на них, когда это будет необходимо.

Сознательность и личная ответственность каждого, может уменьшить эту проблему и со временем вернуть эффективность антибиотиков.

Фото №1: Александр Патрин
Фото №2: http://capricorn.bc.edu
Фото №3: https://egtheory.wordpress.com
7895

Размышления

Развернуть
Размышления
3291

На волне про измены, свои три монеты серебра. Длиннопост.

Развернуть
Работал я в одной организации, познакомился с мужичком завхозом, зовут Андрей. Взрослый дядька, под 50 лет, трое детей, жена. Все в жизни спокойно, размеренно.
В одно прекрасное утро, встретились с ним на покурилках, он какой-то хмурый, курит сигарету за сигаретой. Спрашиваю куда пропал? Два месяца видно не было, и что такой хмурый?
Рассказал, пересказываю от первого лица-его.
Пришел домой в пятницу, купил пузырек, пошел к знакомому Лехе в гости. Сели выпили по первой, пошли за второй, по пути в магазин встретился старший сын (19 лет), Леха под градусом, на него как то странно смотрит, потом на меня, потом на сына. Ну поговорил с сыном, и пошел дальше с Лехой в магазин. В магазине Леха задал странный вопрос, Андрюха, не мое собачье дело, но не кажется тебе странным, что твой старший сын рыжеватый со светлыми глазами, и на тебя не похож. Средняя дочь (15 лет) темноволосая, темноглазая, на тебя похожа, практически одно лицо. И младший сын (10 лет), тоже рыжеватый, со светлыми глазами. И чем то они похожи на мужичка  рыжего, с соседнего дома. Ну я его нахер послал с такими зарисовками. Купили пол литра, пришли домой распили. Ну и ночью я потопал к себе домой, и тут меня начала догонять мысля что ведь действительно так.  Всю ночь не спал. Утром проснулся, пошел поговорить с женой на эту тему. Она рассмеялась, сказала что бухать меньше надо, и пошли нахер таких знакомцев как Леха, которые пытаются разрушить нашу семейную идиллию. Так прошло пару дней, эта мысль все больше и больше гложить начала, нашел того рыжего мужичка, просто поговорил с ним на отвлеченные темы, пока с ним разговаривал, поймал себя на мысли что старший, вылитый рыжий мужик!!! Я опять к жене, та, в отказ, знать не знаю, и хватит херню нести.Я ей намекнул на анализ ДНК, она как то поменялась, начала орать, наезжать, что она уйдет, разведется, имущество заберет. Вот тут то у меня и начало все проявляться, и командировки, и вечерние посиделки  допоздна у подруги. Блять, прожили 23 года, и даже мысли такой небыло - измена! На следующий день, начали названивать ее подруги, какого хера ты делаешь? зачем тесты ДНК? ты что жене не веришь. Все больше укрепился в идее сделать тест ДНК, поехал заказал анализ, оплатил, назначили день забора биоматериала. Дома, жена с начало артачилась, кричала иди делай свой гребанный тест, и я после этого уйду от тебя раз не веришь что дети твои!! Тут то я ей в мордочку и ткнул бумажку, что тест уже оплачен и назначено время. Что тут началось! рассказвать подробно не буду, но был писец, угрозы, битье посуды, шантаж, слезы, мольбы что не надо тест делать, в итоге собрала вещи и ушла. Я почти неделю бухал, настало время ехать делать тест, взял детей и поехал, выхожу на улицу, а там полиция меня ждет!!! Предъявили что я пытаюсь похитить детей!! Объяснил всю ситуацию, показал документы, они малость пригорели от такого расклада. Взяли с нас объяснительные и отпустили. До клиники добрались без приключений, только женушка и подруги названивала мне и детям с угрозами. Старший как то спокойно ко всему отнесся, как и средняя дочь, младший все время хныкали боялся, мамашка застращала его клиникой. Сдали анализы, стал ждать когда будут результаты, как прошло время не помню, много пил, было больно и обидно, не знал что делать, даже вздернутся хотелось. Жонушка вообще пропала с радаров,  я с детьми жил в квартире. Была до последнего надежда что я себе все надумал, что просто генетика так распорядилась. А вот и хер, получил результаты тестов, и тут все рухнуло окончательно. Тесты подтвердили что только дочь моя. Сели с детьми за стол, объяснили им что и как, и решайте как будем дальше жить? На развод я подам, кто с кем остается? Старший и дочь решили остаться со мной, младший не решил отвез его к теще.  Жинка вообще не появлялась все это время. Сходил к тому рыжему, хотел морду набить, он меня когда увидел, сразу все понял, что я все знаю, с ним разговаривать не стал, рассказал все его жене. Жена (вот тут я прихуел) оказывается давно знает что дети его, что потрахивал и сожительствовал с моей жонушкой на съемной хате. ОНА ЗНАЛА!!!  Но из -за детей молчала и жила дальше. Вот так.
Спустя время у меня как то в голове все устаканилось более менее, живем пока втроем, жду развода, как дальше будет посмотрим. ЕЕ не видел и не слышал, только подруги названивают -какой я херовый, что тут такого ну ни твои дети и что? К детям отношение не поменялось, только они поменялись после этого, старше что ли стали и рассудительней, никого не обвиняют, и приняли все спокойно, кроме младшего.

Больше Андрюху я не видел, он приходил за расчетом, и мы случайно встретились в курилке, где и излил данную историю.
Мораль? Да банальная - прошлое всегда догонит и епнет неожиданно, и сильно.
1518

Microsoft удалось записать 200 МБ данных на нитях синтетической ДНК

Развернуть
Теоретически, в одном грамме ДНК можно разместить один миллиард терабайт данных. В определенных условиях запись может храниться тысячи лет. Но пока не решен вопрос эффективной записи и считывания информации из ДНК. Сейчас над этой проблемой работают корпорация Microsoft и Вашингтонский университет. В апреле этого года партнерам удалось сохранить в ДНК 150 КБ информации — три картинки. Теперь процесс усовершенствовали, и записать удалось уже 202 МБ. В молекулы дезоксирибонуклениовой кислоты записали музыкальное видео OK Go в высоком разрешении, к которому добавили Всеобщую декларацию прав человека, переведенную на 100 языков, топ-100 книг «Проекта Гутенберг» и базу данных по нитям ДНК от Crop Trust’s.
Microsoft удалось записать 200 МБ данных на нитях синтетической ДНК
Проект по записи информации в ДНК получил название Project Palix.
Работа велась с синтетической ДНК, закупленной у компании Twist Bioscience в количестве 10 миллионов нитей. Синтетическая ДНК определенной конфигурации разрабатывается по заказу. Два года спустя гарвардские ученые, используя другой метод, записали в ДНК 643 килобайта данных. В Гарварде решили отказаться от работы с живыми организмами. Вместо этого синтетическая ДНК внедрялась в молекулу, сгенерированную на специальном ДНК-чипе. Достоинством этого метода является отсутствие опасности потери информации из-за мутаций организма-носителя. Microsoft и Вашингтонский университет используют метод, предложенный специалистами из Гарварда. Сначала единицы и нули двоичного кода переводятся в комбинации нуклеотидов — аденин, гуанин, цитозин и тимин. После этого синтезируется искусственная ДНК, которая содержит эти данные. Само кодирование информации проводит компания Twist Bioscience, предоставляющая нити синтетической ДНК. Заказчики сообщают последовательность, компания производит цепочку с нуля. Что за информация закодирована в таких молекулах, Twist Bioscience не знает. Для определения конца и начала записываемых файлов в молекулу ДНК вводятся специальные маркеры. По словам Луис Энрики Сез (Luis Henrique Ceze), одной из участников проекта, за последние несколько лет генетики достигли больших успехов как в кодировании, так и в декодировании ДНК-информации. Точность кодирования информации достигает 100%. Технология расшифровки данных позволяет восстанавливать закодированную информацию без потерь. Но пока что широко применять её нельзя — это возможно делать только в лабораторных условиях. Предстоит работать еще несколько лет до момента вывода технологии записи данных в ДНК на доступный для массового использования уровень. «Используя новые технологии доступного секвенирования ДНК и синтеза, Twist Bioscience и Microsoft теперь могут реализовать на практике теорию хранения информации в ДНК. Основная цель — разработка методов, которые являются и практичными. и масштабируемыми. Возможность кодирования цифровой информации в нитях ДНК — крупное достижение в сфере хранения данных, поскольку молекулы ДНК лишены недостатков большинства современных средств хранения данных… Поскольку практически все живое на Земле существует благодаря ДНК, всегда будут технологии для считывания ДНК, так что можно быть уверенными в доступности сохраненных данных. Более того, с ростом актуальности ДНК-технологий в научных и медицинских исследований, методы чтения/записи информации в нитях ДНК будут постоянно совершенствоваться. Эти технологии востребованы во многих сферах деятельности человека», — говорится в совместном заявлении партнеров. Методы работы с генетической информацией совершенствуются, а стоимость считывания ДНК снижается. Проект по расшифровке генома человека в 2003 году стоил $1 млрд. Сейчас стоимость расшифровки генома такой же сложности — всего $1000.
Microsoft удалось записать 200 МБ данных на нитях синтетической ДНК
298

Роботы внутри нас. Хромосома и центромера.

Развернуть
2373

Началась новая эра в лечении рака: официально признано, что редактирование генов человека может успешно побеждать болезнь на поздних стадиях

Развернуть
Началась новая эра в лечении рака: официально признано, что редактирование генов человека может успешно побеждать болезнь на поздних стадиях
Разработки генной терапии против рака велись уже давно
Фото: GLOBAL LOOK PRESS
Впервые в мире зарегистрирована генная терапия для спасения пациентов с самой распространенной разновидностью рака крови [комментарий эксперта]


Новая эра в борьбе против рака началась с регистрации революционного метода лечения, разработанного исследователями известной швейцарской фармкомпании. Речь идет о генной терапии: в ДНК иммунных клеток пациента (Т-клеток) с помощью обезвреженного ретровируса встраивают специальный ген. После этого Т-клетки приобретают суперсилу: начинают активно атаковать опухолевые клетки, которым прежде удавалось скрываться от иммунитета. Клинические испытания показали, что такой метод позволяет спасать на поздних стадиях болезни детей и молодых взрослых (до 25 лет), страдающих одной из самых распространенных разновидностей рака крови в этой возрастной группе — острым лимфобластным лейкозом (в народе такой диагноз часто называют лейкемией).

Разработки генной терапии против рака велись уже давно разными группами исследователей во всем мире, но именно швейцарским фармакологам удалось усовершенствовать метод так, чтобы риск опасных побочных эффектов не превышал пользу от лечебной силы препарата.


- До сих пор одним из самых перспективных направлений борьбы против онкологических заболеваний считалась иммунотерапия, при которой иммунные клетки пациентов с помощью специальных препаратов обучают находить и/или уничтожать опухолевые клетки, - рассказал «КП» исследователь, эксперт по фармразработкам, вице-президент Фонда «Наука за продление жизни» Юрий Дейгин. - Генная терапия против рака — еще более совершенное оружие: она действует одним ударом, то есть достаточно лишь один раз ввести необходимый ген в ДНК иммунных клеток больного. Правда, столь мощная по силе и в то же время ювелирная по точности терапия, фактически создаваемая каждый раз для каждого конкретного пациента, и стоит соответствующим образом: на сегодня объявлено, что она будет обходиться порядка 500 тысяч долларов.


Что касается побочных эффектов, то самым опасным может быть фатальный цитокиновый шторм — когда против генетически модифицированных клеток начинает бунтовать вся остальная иммунная система организма. Это чревато летальным исходом. Но при раннем обнаружении признаков такого сбоя — а за пациентами, естественно, ведется очень пристальное наблюдение — есть все шансы предотвратить опасные последствия с помощью иммуносупрессоров. Если же говорить о риске развития новой опухоли из-за введения в ДНК новых генов, то это крайне маловероятно, считает наш эксперт — поскольку генная модификация затрагивает только иммунные Т-клетки.


ПЕРСПЕКТИВЫ

От лечения рака — к возвращению молодости

Предполагается, что генная терапия, благодаря которой удалось справиться с острым лимфобластным лейкозом, может стать спасительной и при других видах онкологических заболеваний.

- Перспективы использования такого мощного метода — генной терапии — огромны, - говорит вице-президент Фонда «Наука за продление жизни» Юрий Дейгин. - На горизонте уже разработки такого рода для излечивания от гемофилии и других тяжелейших наследственных заболеваний - болезни Гентингтона, дистрофии Дюшенна. Но еще более ценно, что по мнению ведущих мировых ученых можно разработать действительно надежную и безопасную генную терапию для замедления старения и омоложения человека. В частности, большие надежды сейчас возлагаются на модификацию клеток человека с помощью так называемых факторов Яманаки (они позволяют радикально омолаживать клетки. - Авт.).


Анна Добрюха


Источник:

https://www.spb.kp.ru/daily/26724/3751075/
148

Ученые удалили из ДНК человеческого эмбриона ген, отвечающий за заболевание сердца

Развернуть
Ученые удалили из ДНК человеческого эмбриона ген, отвечающий за заболевание сердца
В Орегонском научно-медицинском университете группа ученых из Института биологических исследований Солка (Калифорния) и Института Фундаментальных Наук (Южная Корея) успешно удалила из ДНК человеческого эмбриона ген с мутацией, отвечающий за развитие заболевания. Исследование опубликовано в Nature.

Используя технологию СRISPR-Cas9, позволяющую «редактировать» гены, ученые успешно извлекли ген с мутацией, которая вызывает заболевание сердца - гипертрофическую кардиомиопатию. По статистике, оно встречается у одного из 500 человек и может стать причиной внезапной смерти.

Процедура была успешной в 42 случаях из 58, то есть в 72% случаев. Исследователи работали с эмбрионами, специально выращенными для эксперимента, и не планировали их дальнейшее развитие. Все они были уничтожены после пяти суток развития.

В рамках эксперимента ученые оплодотворили спермой мужчины, в генах которого есть соответствующая мутация, яйцеклетки 12 здоровых женщин. Одновременно они вводили в яйцеклетки СRISPR-Cas9, который вырезал из мужской ДНК мутировавший ген, таким образом эмбрионы использовали здоровый ген из материнской ДНК.

При этом ученые подчеркивают, что за время эксперимента никаких отклонений и нежелательных изменений ДНК не наблюдалось.

Остается отметить, что это уже не первый случай редактирования человеческого эмбриона с помощью технологии СRISPR-Cas9 в мире, но первый в США. Впервые генетическую модификацию эмбриона человека провели еще в 2015 году и это была группа китайских исследователей.
229

Почему мы до сих пор не сгинули от мутаций?

Развернуть
Вопрос читателя: Давно читаю ваш ресурс, спасибо огромное за ваши мероприятия и работу, дышится легче и узнаю много нового. Мой вопрос наверное банален, я тут прочитал данную статью на элементах. И потом мне на глаза попалось такое мнение: (полная цитата) «Абсолютно каждый новорожденный человек несет в своем геноме в среднем 70 новых мутаций. Раньше думали, что это не так уж много, потому что всего полтора процента нашего генома кодирует белки: есть вероятность, что из 70 мутаций ни одна вообще не попадет в жизненно важную область. Но теперь выясняется, что функционально значимы не менее 10% всего генома человека. И это значит, что каждый новорожденный несет около семи новых мутаций, которые потенциально вредны. Даже самый консервативный расчет показывает, что никакой отбор не успеет удалить такой мутационный груз: наш вид обречен сгинуть под ним всего за десяток поколений. И, кстати, плодовая мушка дрозофила сгинет тоже, потому что у нее похожая статистика, хоть ее и не так жалко, как нас.

Тем не менее, пока не сгинули ни мы, ни мушка. А значит, во всей этой истории с мутациями и отбором есть какая-то ошибка».

Не могли бы вы прокомментировать данное распространённое мнение. Мои малозначительные и неуверенные догадки, что можно ответить в таком случае таковы: мутация в каком-то гене не обязательно плачевно влияет на какую-то жизненно важную функцию, то есть есть может измениться уровень экспрессии гена, переключиться какой-то триггер, важны не только белки которые требуются для какой-то внутренней химии, например фактор транскрипции может опять же изменить реакцию организма на какой-то стимул, всё это слегка модифицирует реакции организма, а не приводит к его смерти или бесплодию. Кроме того, мутации разбросаны не хаотично по хромосомам, некоторые области активно тасуются, а какие-то консервативны и активно восстанавливаются. Как-то так. Но может я не прав.

д. б. н., ведущий научный сотрудник лаборатории анализа генома Института общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН Светлана Боринская: Все генетические различия между людьми возникли в результате когда-то произошедших мутаций. Они прошли отбор в поколениях. Вредные мутации отсеиваются отбором - чем вреднее, тем быстрее.

Вновь появившиеся мутации могут быть как нейтральными, так и вредными. Некоторые оказываются полезными. Вредность или полезность зависит от условий среды.
Отбор начинается с момента формирования половых клеток. Часть сперматозоидов нежизнеспособна и имеющиеся у него мутации, и в том числе те, которые делают его нежизнеспособным, включая как старые, так и новые, никому передать не может. Отбор происходит и при созревании яйцеклеток.
После зачатия отбор продолжается. Есть оценки, показывающие, что около половины беременностей спонтанно прерывается (значительная часть на ранних этапах), если зародыш имеет несовместимые с развитием нарушения. Если остановка развития происходит на ранних этапах, в первые недели, то женщина этого может даже не заметить.
Почему мы до сих пор не сгинули от мутаций?
Рис. 1

Среди родившихся детей отбор продолжается. Дети с тяжелыми наследственными нарушениями погибают в первые годы жизни. Раньше детская смертность достигала 60%, и в этом тоже большой вклад отбора. Погибшие при катастрофах, убитые в войнах - не отбор, умершие от инфекционных болезней - отбор.

Когда мы рассматриваем возможные эффекты мутаций, надо учесть, что люди - диплоидные организмы. Вновь возникшая у папы мутация, даже очень вредная, может быть рецессивной и не проявится в присутствии нормального маминого гена. В обществах с близкородственными браками "защита" этого типа ослаблена, так как оба родителя могут оказаться носителями вредной мутации.

То же верно и для регионов, где частота вредных мутаций высока, как в случае с мутациями, защищающими от малярии. Среди гетерозиготных носителей защитных мутаций ниже смертность от малярии. В популяции таких носителей может быть половина и больше. Но платой за эту защиту была смерть младенцев, которым досталось две мутации - они погибали от болезни крови. Сейчас медицина позволяет спасать их, но это означает пожизненное лечение и многие проблемы как для самого пациента, так и для общества. Поэтому есть программы генетического мониторинга, позволяющие разными методами снизить долю рождения больных детей. Это тоже отбор, но уже не естественный, а управляемый обществом.

Среди мутаций, прошедших сквозь все эти фильтры, часть не портит жизнь и не проявляется внешне, но очень вредна с точки зрения поддержания вида. Это мутации, делающие человека бесплодным (тут мы возвращаемся к нежизнеспособным сперматозоидам и яйцеклеткам). Около 20% супружеских пар бесплодны, и по некоторым оценкам треть из них - по генетическим причинам.

Остальные мутации позволяют иметь потомство даже если внешне проявляются. Например, если человек совсем лысый и даже бровей нет (есть такая точечная мутация в гене фосфолипазы А), это не мешает ему иметь детей. Или в случае ахондроплазии (вид карликовости, обусловленный мутацией в гене рецептора гормона роста) - 80% пациентов получили мутацию de novo, но 20% получили ее от своих родителей, также имевших ахондроплазию.

Судьбу мутаций можно проследить на известном генетическом исследовании, проведенном при идентификации останков семьи последнего российского императора Николая II. У царевича Алексея была гемофилия, мутацию он получил от своей матери императрицы Александры, которая унаследовала ее от королевы Виктории. Мутация находится на Х-хромосоме, поэтому у женщин не проявляется, у них имеется вторая Х-хромосома с нормальным геном. Ни у кого из предков королевы гемофилия не отмечена.
Почему мы до сих пор не сгинули от мутаций?
Рис. 2

Современные исследования показывают, что больные гемофилией с мутацией de novo наследуют ее в большинстве случаев от отца. Поэтому можно предположить, что королева Виктория тоже получила ее от отца. На момент рождения дочери герцогу Кентскому было за пятьдесят. В трех поколениях потомков королевы рождались мальчики с этим заболеванием, но среди ее ныне живущих потомков больных гемофилией нет. На рис. 1 мужчины с гемофилией указаны красными квадратиками, женщины-носительницы мутации - кружками с красным сектором. Носительство мутации для женщин установлено по наличию больных сыновей, для царицы Александры и ее детей установлена конкретная мутация гемофилии. Генотипы остальных женщин не известны.

Другая мутация в царской родословной произошла, видимо, у матери Николая II Марии Федоровны. Эта мутация в митохондриальной ДНК была обнаружена при генетическом исследовании останков из захоронения царской семьи. У Николая II и его брата Георгия, чьи останки тоже были исследованы, имеется митохондриальная ДНК двух типов, отличающихся друг от друга одной нуклеотидной заменой. Один из вариантов (с нуклеотидом С) является "канонической версией", другой (с нуклеотидом Т) - результат мутации. У потомства произошло то, что генетики называют расщеплением - одна из версий потерялась и они имеют не два вида мтДНК, а только один.

Анализ ДНК показал, что у внука Марии Федоровны, сына Ольги, осталась версия "С", а у праправнучки от дочери Ксении - версия "Т" (рис. 2). И если гемофилия доставила горе семьям больных детей, а в России сказалась и на судьбе империи, то мутация в мтДНК никак не проявлялась и лишь доставила дополнительные хлопоты генетикам при идентификации.

Рисунки из статьи: Григоренко А.П., Боринская С.А., Янковский Н.К., Рогаев Е.И. Достижения и особенности в работе с древней ДНК и с ДНК из сложных криминалистических образцов. // Acta Naturae 2009, № 3, 56-68

Источник: АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ
1809

Даже если

Развернуть
Даже если
3553

Cупруги после ДНК-теста узнали, что они близнецы

Развернуть
Оказалось, они были разделены в младенчестве, после того, как их родители погибли в автомобильной аварии.
Cупруги после ДНК-теста узнали, что они близнецы
Уникальный случай произошел в американском штате Миссисипи. Супруги, пришедшие ко врачу за помощью в зачатии ребенка, выяснили, что на самом деле являются близнецами. Это установил ДНК-тест. Данные пары медики разглашать отказались, сославшись на врачебную тайну.


Известно только, что брат с сестрой были трагически разлучены еще во младенчестве после того, как их родители погибли в страшном ДТП. После их усыновили разные семьи, так что они даже и не знали о существовании друг друга. Будущие супруги познакомились уже в колледже, сразу почувствовали свое сходство и влюбились.


Врач, проводивший ДНК, признался, что это первый подобный случай в его практике.


— Они были привлечены друг к другу из-за их сходства. Они чувствовали, что они, действительно, могут соединиться друг с другом. Если бы они знали правду, то могли бы спасти себя от огромной боли, которую испытывают сейчас, — поделился он с журналистами.


Кстати за инцест в штате Миссисипи предусмотрено уголовное преследование. Так, за вступление брак с братом или сестрой в штате можно получить до 10 лет тюремного заключения. Но учитывая весьма необычную природу этого случая, паре выносить обвинения не будут.
https://life.ru/t/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8...
http://www.dailymail.co.uk/news/article-4414272/Married-coup...
564

Эволюционное наследие

Развернуть
Помимо известных из школьного курса атавизмов, типа хвоста, волосатости или дополнительных молочных желёз, практически каждый орган или часть тела может рассказать нам об эволюционном прошлом человека. Самое удивительное, что зачатки тех или иных частей тела, а также генетических механизмов, отвечающих за их развитие, находятся у чрезвычайно удалённых с эволюционной точки зрения животных.

Часто аналогию проводят по первым рыбам, освоившим сушу, но в этом посте мы пойдём дальше и глубже.
Эволюционное наследие
Часть 1. Конечности

Несмотря на огромное различие между классами животных, у всех наземных позвонозных есть общий план строения конечностей, который можно легко разглядеть на рисунке ниже:
Эволюционное наследие
Этот общий план заметили ещё до открытия теории эволюции в 19 веке, однако полную картину и всю подоплёку подобного сходства учёные узнали в 20 веке, когда нашли современных представителей рыб с продвинутыми плавниками (первые два плавника на картинке), а потом и окаменелости древних рыб с зачатками костей наземных животных, в том числе с пальцами:
Эволюционное наследие
А круче всех оказался товарищ с картинки ниже под названием тиктаалик, живший 375 млн лет назад, который по сторению тела "ни рыба, ни мясо".  У него были лопатка, плечо, предплечье и запястье, состоящие из тех же костей, что и соответствующие части человеческой руки. Изучая строение суставов, соединяющих эти кости, чтобы понять, как они двигались друг относительно друга, учёные убедились, что конечности тиктаалика были приспособлены для выполнения довольно необычной функции: эта рыба могла отжиматься. В свою очередь ряд последовательно сделанных отжиманий вкупе с движением корпуса приводил к движению, называемому ползанье.
Эволюционное наследие
Теперь рассмотрим шею тиктаалика. У всех рыб, живших до него, был набор костей, с помощью которых череп был соединен с плечевым поясом, так что всякий раз, когда рыба поворачивала тело, вместе с ним поворачивалась и голова. А тиктаалик не такой. У него голова не соединена с плечевым поясом.
Эволюционное наследие
Такое строение объединяет его с амфибиями, рептилиями, птицами и млекопитающими, к которым относимся и мы сами. Переход от рыб к этим животным начался, когда рыбы вроде тиктаалика утратили несколько маленьких косточек.

Дальше - больше: когда учёные добрались до генов, оказалось что у всех животных за эмбриональное развитие конечностей отвечает один и тот же ген Sonic hedgehog, который включается на одном и том же этапе в одном и том же месте эмбриона, будь то млекопитающее, рыба или птица. Даже у насекомых за развитие конечностей отвечают те же гены - что говорит о наличии его у общего предка всех многоклеточных.

Часть 2. Зубы

Одно из наших фундаментальных свойств - характерный для нас, млекопитающих, прикус (то есть подогнанные друг под друга зубы нижней и верхней челюсти) - встречается в ископаемых остатках по всему свету начиная с времени от 195 миллионов лет назад.
Эволюционное наследие
В более древних породах можно найти немало рептилий, внешне похожих на собак. Они ходили и бегали на четырех ногах, обладали крупным черепом, и у многих из них были острые зубы. Но этим их сходство с собаками и ограничивается. В отличие от собак у этих рептилий челюсти были составлены из множества костей, а зубы верхней и нижней челюсти не были хорошо подогнаны друг к другу. Кроме того, смена зубов у них происходила по обычному для рептилий типу: новые зубы вырастали тут и там на смену старым на протяжении всей жизни.

В породах возрастом около 210 млн лет были найдены удивительные животные трителедонты,  которые демонстрируют множество переходных признаков - в том числе "зачатки" прикуса.
Эволюционное наследие
А теперь попробуем окунуться в ещё более далёкое прошлое - примерно  500 млн лет назад. Там мы найдём животное, которое расскажет нам кое-что очень важное о происхождении скелета. Дело в том, что у этого мягкотелого организма под названием конодонт впервые в палеонтологической летописи появляются образования, богатые гидроксиапатитом, то есть веществом, которое придаёт прочность нашим зубам и костям. И это не кости, а зубы!
Эволюционное наследие
Получается, первыми твердыми структурами, содержащими гидроксиапатит, были именно зубы. Твердые кости возникли не чтобы защищаться от других организмов, а чтобы питаться ими. С этого-то и в самом деле началась война всех против всех среди наших водных предков и родственников. Вначале просто те, кто побольше, питались теми, кто поменьше, а затем началась гонка вооружений. Те, кто поменьше, вырабатывали защитные покровы, те, кто побольше, — увеличенные челюсти, чтобы прокусывать эти покровы, и так далее.

Все становится еще интереснее, если обратиться к представителям древнейших ископаемых, наделенных костистой головой. Перейдя к слоям несколько менее древним, чем те, в которых содержатся самые ранние конодонты, мы увидим, что собой представляли скелеты первых организмов, у которых в голове имелись твердые кости. Это были так называемые остракодермы — похожие на рыб существа. Их остатки находят в горных породах по всему свету от Арктики до Боливии. Внешне остракодермы напоминали гамбургеры с мясистыми хвостами.
Эволюционное наследие
Они относятся к древнейшим существам, наделенным костистой головой. Если разрезать ископаемые остатки черепа остракодермы, залить в срез парафин, положить под микроскоп и рассмотреть, нашим глазам предстанет нечто не похожее ни на одну знакомую нам ткань. Покровы этого черепа выглядят по сути точно так же, как наши собственные зубы.

Снаружи они тоже покрыты эмалью. Весь щит, покрывающий голову остракодермы, как будто составлен из тысяч крошечных зубов, слившихся воедино. Этот костистый череп — один из самых древних, известных палеонтологам, — целиком состоит из зубов. Первоначально зубы возникли, чтобы кусать добычу, но затем животные стали использовать своеобразную разновидность зубов и для защиты от врагов.

Самое удивительное, что появление зубов оказалось более значимым для развития животных (ведь появление внутреннего скелета это уже что-то с чем-то), чем казалось изначально.

При развитии зуба происходит взаимодействие двух слоев ткани: наружного тонкого слоя клеток и внутреннего, более рыхлого слоя. В результате взаимодействия в них образуются складки, и оба слоя выделяют вещества, на основе которых и формируется орган (то есть зуб).

Оказывается, совершенно такие же процессы позволяют формироваться внутри кожи и множеству других структур, например чешуе, волосам, перьям, а также потовым и даже молочным железам. Во всех этих случаях два слоя вступают в контакт, образуют складки и выделяют определенные белки. Более того, батареи переключающихся в разных тканях генов, обеспечивающих развитие всех этих органов, тоже во многом сходны.
Эволюционное наследие
Таким образом, после того как у животных впервые появился способ, позволяющий формировать зубы, модификации этого способа стали применяться для формирования множества разных органов, закладывающихся внутри кожи.

На примере остракодерм мы видели, как далеко может заходить применение этого способа. Во многих отношениях еще дальше оно зашло у птиц, рептилий и людей. У всех этих существ никогда бы не возникли перья, чешуи или молочные железы, если бы когда-то у их предков не возникли зубы. Видоизмененный механизм формирования зубов позволил развивать многие другие важные структуры кожи. Между такими разными органами, как зубы, перья и молочные железы, есть вполне реальная глубокая историческая связь.


На этом первая часть заканчивается, дальше будет нервная система, глаза, череп и различные болезни (ещё на два поста точно наберётся).

PS Собственно этот пост и следующие основаны на книге Нила Шубина "Внутренняя рыба". Всем кому понравилась данная тема очень советую не ждать моих постов, которые представляют собой скромные выжимки отдельных глав, а прочитать книгу целиком.
Эволюционное наследие
1921

Взломщик ДНК: микробиолог поставил генетический эксперимент над собой

Развернуть
Взломщик ДНК: микробиолог поставил генетический эксперимент над собой
Фото: Sergey Nivens / Лори


Генная терапия еще не перешагнула стадию клинических испытаний, но энтузиасты все чаще решаются на «взлом» собственного ДНК. 60-летний американский микробиолог Брайан Хенли, решившийся на рискованную операцию, рассказал журналу РБК о своем эксперименте


До

Идеей испытать на человеке генную терапию я «загорелся» шесть лет назад, после защиты диссертации в Калифорнийском университете в Дейвисе. Зарегистрировал компанию Butterfly Sciences (и остаюсь единственным ее сотрудником) и начал разрабатывать уникальную плазмиду — маленькую кольцевую молекулу ДНК, отдельную от геномных хромосом и способную реплицироваться автономно. За основу взял ген гормона, высвобождающего гормон роста (GHRH). Эта молекула, попадая в организм, «приказывает» ему производить больше гормона роста, делает сильнее наш иммунитет. Десять лет назад ряд успешных экспериментов с вводом GHRH животным поставила компания VGX Animal Health — база их исследований стала для меня хорошим подспорьем.

Я мечтал изобрести лекарство от СПИДа, но инвесторов найти не удалось. Я потратил почти $500 тыс. своих накоплений, перебрал 15 «кандидатов» в «итоговую» молекулу, остановился на комбинации, которую решил испытать на себе. Я во многом вынужден был стать «чудовищем Франкенштейна» ради экономии ресурсов и времени: я не стал дожидаться разрешения регулятора и проводить доклинические опыты на животных. Рисковал ли я? Да, но ровно в той степени, что и пятеро ученых, за эксперименты на себе в итоге получивших Нобелевскую премию. Я хотел доказать всем свою правоту.
Взломщик ДНК: микробиолог поставил генетический эксперимент над собой
Микробиолог Брайан Хенли «хакнул» собственный геном, пытаясь изобрести лекарство от СПИДа Фото: Antonio Regalado / MIT Technology Review


Во время

Для генной инъекции я выбрал метод электропорации. Суть его в том, что с помощью электрического разряда в клеточной мембране временно пробиваются «дыры», через которые в клетки проникают молекулы. Оперировать согласился пластический хирург, с которым мы как-то познакомились в тренажерном зале. Первый эксперимент мы провели в 2015 году. Доктор «вскрыл» мне бедро и вколол плазмиды в заранее обозначенное место, куда одновременно через зажим, на котором размещались два электрода, был подан разряд. Колено затряслось (клетки впустили молекулы ДНК), и все закончилось. Первую операцию я провел без наркоза и сильно об этом пожалел: было очень больно. Когда мы повторили эксперимент в июне 2016-го и ввели уже большее количество плазмид, я подготовился: выпил шесть миллиграммов «Ксанакса» и попросил доктора ввести местную анестезию.


После

Повышенные тестостерон, уровень лейкоцитов и липидов в крови — так можно описать основные итоги эксперимента спустя полгода. Чувствую себя отлично, много двигаюсь, веду активный образ жизни. За состоянием моего здоровья следят коллеги из лаборатории профессора Джорджа Черча в Гарвардском университете — там работают лучшие эксперты по GHRH. Претензий от властей я не получал. Мечта остается прежней — вывести генную терапию на новый уровень, сделать доступной. Пока я хочу, чтобы Butterfly Sciences стала для отрасли чем-то вроде SpaceX для частного космоса. Сейчас для этого не хватает $6,5 млн инвестиций. Через несколько лет я планирую довести оценку бизнеса до $50 млн и вывести компанию на IPO. Коммерческие перспективы генной терапии безграничны.


Иван Осипов


Источник
1262

История о печальных последствиях блядства, навеянная постом

Развернуть
www.pikabu.ru/story/bon_appetit_bich_4767736 Пишу с разрешения непосредственного участника. Случилось это почти три года назад, когда я, вчерашний студент  устроился в одну контору. Познакомили с коллективом, подсадили в кабинет к парню лет двадцати восьми, ему же и поручили вводить меня в курс дела. В обед, разговорившись с Андреем, выяснил, что мы соседи, вскладчину родители после  свадьбы купили ему квартиру в соседнем доме. Недели через три позвал меня к себе в гости, познакомил с женой и спиногрызом – розовощеким киндером четырех лет. У меня с детьми всегда получалось построить контакт, так и вышло в этот раз, он показал мне свои машинки и книжки с собаками, пожаловался, что родители никак не соглашаются купить ему панеея(спаниеля). В следующий визит подарил ему «Собачьи истории» Хэрриота. Признаться, обзавидовался я ему тогда - хозяйственная жена, смышленый малыш, а я один в своей берлоге.

Одним словом,  полная идиллия для жены, живи и радуйся – сидишь дома в трешке, не работаешь, зарплаты мужа на все хватает, славный мальчуган растет.
Так нет же, пилять.  Стал Андрюха весь дерганый на работу приходить, орать не по делу, закурил. Во время приступа откровения сказал, что разводится. На мои глаза по пять копеек сказал, его жена узнала, что квартира была оформлена на отца, а ему передана по дарственной (то есть в случае развода шиш ей).  И тут как с цепи сорвалась - типа он ей все эти годы не доверял, сволочь, урод, козлина. В общем, развод или оформляй полквартиры на меня, а то уеду и ребенка больше не увидишь.
Кто-то в курилке надоумил его сделать тест на отцовство. Сначала обматерил и бросился морду бить. Потом походил-походил и сделал – результат отрицательный, не поверил, сделал еще раз – то же самое. После этого сам подал на развод и принес справки из лаборатории для снятия отцовства. И тут выясняется, что отказ от отцовства возможен только на основании заключения лаборатории, куда направляет суд.  Эта клуша разослала всем друзьям Андрея в «ВК» сообщения о том, какая он тварь, выселяет ее с ребенком на мороз и вообще это он убил Кеннеди. Пока вся эта канитель длилась все наше бабье и некоторые вагиноцентристы  песочили  Андрюху типа «ты чо, не мущщина, настаящий мущщина так не поступает, мущщина сам уйдет с зубной щеткой, квартиру оставит жене и ваще отец не тот кто зачал, а кто воспитал».  В итоге, перепортив Андрюхе ведра крови,  женушка со своим чадом свалила к мамане под Ярославль, еще хотела чтоб я их отвез, мразь охреневшая.

Итог блядства – попорчена куча нервов парню, впустую потрачены ресурсы, которые могли бы пойти на родного ребенка. И я говорю не о деньгах, а о нервах и времени. У ребенка психологическая травма на всю жизнь и вполне легко предугадать кто, а точнее что из него вырастет с такой мамашей, да  и сама она осталась у разбитого корыта.

Надо делать тест на отцовство, надо. Особенно при разводе. Особенно если вас взяли «на пузо».

Полгода назад Андрей сдал в аренду свою квартиру и свалил от нас в Финляндию за второй вышкой, вроде бодрячком, хотя может бравирует.
5531

Сальмонелла с измененной ДНК съедает опухоль головного мозга

Развернуть
Сальмонелла с измененной ДНК съедает опухоль головного мозга
Сальмонеллы – род неспороносных бактерий, имеющих форму палочек. Именно эти микроорганизмы становятся причиной более чем одного миллиона пищевых отравлений ежегодно, при этом около 400 человек при этом умирают. Команда исследователей из Университета Дьюка сумела генетически перепрограммировать сальмонеллы таким образом, чтобы они атаковали не желудочно-кишечный тракт человека, а агрессивные формы рака.
Глиобластома – это вам не шутки. Наиболее частая и агрессивная форма опухоли мозга ежегодно уносит жизни тысяч людей. Если диагноз глиобластома поставлен, пациент лишь в 10% случаев проживает до 5 лет, чаще всего жить ему остаётся не более 15 месяцев. Эта форма онкологии устойчива против химиотерапии и её практически невозможно победить радиотерапией. Как вы понимаете, хирургическое вмешательство здесь тоже не вариант. Если хотя бы одна клетка опухоли останется внутри мозга, она станет началом нового злокачественного образования.

И вот тут-то на сцену выходит Сальмонелла энтерика или Сальмонелла кишечная. После нескольких генетических штрихов, внесённых учёными в её ДНК, бактерия превращается в ракету с самонаведением, которая целится прямиком в глиобластому. При этом подобная терапия практически безвредна для пациента. Учёные запрограммировали бактерию на постоянный дефицит аминокислот, известных как пурины. Так случилось, что опухоли пуринами набиты просто битком, поэтому и Сальмонелла слетается на них как пчёлы на мёд. После введения бактерий в мозг они проникают глубоко в опухоль, где начинают размножаться.

Команда исследователей также запрограммировала Сальмонеллу на то, чтобы она производила два соединения: azurian и p53 – они активируют в клетках самоуничтожение, но лишь в том случае, когда среда содержит недостаточное количество кислорода, например, внутри опухоли. Таким незамысловатым образом бактерия пожирает клетки опухоли, а затем погибает от нехватки кислорода. Учёным пришлось отключить естественные токсины Сальмонеллы, чтобы она не спровоцировала активацию иммунитета человеческого организма и могла эффективно бороться с раком. После уничтожения опухоли от бактерий не остаётся никаких следов.

Во время испытаний на лабораторных крысах 20% пациентов прожили 100 дней после уничтожения опухолей, это эквивалентно 10 годам человеческой жизни. Терапия позволит медикам в два раза увеличивать процент выживаемости пациентов, а также значительно продлить срок их жизни. Разумеется, успех лабораторных испытаний на грызунах – это ещё не вся победа, но начало положено неплохое. Пока учёные не сообщают, когда начнутся клинические испытания их методики лечения на людях. Но, надо полагать, случится это в ближайшие годы.


1474

Вирусы - как это работает

Развернуть
Доброго времени суток, всем кто еще не видел данных фильмов - очень рекомендую к просмотру.

Советский фильм Свердловской киностудии 1976 года (но актуален по сей день) "Жизнь клетки и взаимодействие её с вирусом":
Британский фильм BBC 2012 года (почти тоже самое, но, так сказать, в актуализированной редакции) "Внутренняя Вселенная: Тайная жизнь клетки":
Рекомендую именно оба фильма, т.к. после советского ВВС-шный смотрится легче (многое становится понятнее) и не менее интереснее.

Ну и если Вам понравились данные фильмы - вот бонус: довольно известная книга о вирусах (2011 года). Книга небольшая и её можно прочитать за 3-4 часа.
Не пожалейте времени и не пожалеете, что не пожалели времени
40

Транскрипция матричной РНК

Развернуть
Если вся вакханалия, происходящая в ролике Вам понятна, то текст можно не читать.


Далее пойдет краткое описание для тех "кто не в теме и не вкурил", что это вообще было и зачем я посмотрел этот непонятный набор дрожащих мохнатых цветных комков на черном фоне.
Итак приступим, наверняка большинство слышали, что ДНК хранит генетическую информацию, "зашифрованную" последовательностью каких-то там нуклеотидов или что-то вроде того...
Попробую объяснить простым языком как это работает, на пальцах так сказать.
Для начала "что к чему":
ДНК состоит из цепи нуклеотидов;
Тройка нуклеотидов (кодон) соответствует определенной аминокислоте;
Из цепи аминокислот состоят белки (определенная последовательность - определенный белок);
Белки - это огромные (в масштабах химических взаимодействий разумеется) молекулярные машины из которых состоим мы, ну и всё прочее живое.
/Тут, конечно, можно поумничать - "стопэ уважаемый, а как там насчет других биополимеров, у Вас там что свет клином на ваших белках сошелся?" Отвечу: да, именно так. Можно провести аналогию между живой клеткой и муравейником, где муравейник состоит из, так сказать, "г**на и палок" и живут там построившие это все, угадаете кто.. Собственно белки - это и есть "муравьи" всех живых клеток и по сути сама жизнь/
Ну а теперь вопрос на миллионы (нобелевских там ещё очень много) -  как по информации с ДНК можно построить белок?
В данном ролике показана первая часть данного процесса. Разноцветные "комковатые плямбы"- это комплекс белков (что вроде 3D-принтера в молекулярном масштабе). Он движется (вступая в реакцию с АТФ - аденозинтрифосфатом, именно его мы получаем, сжигая кислородом всякие вкусняшки, но это уже совсем другая история...) по молекуле ДНК (розовому червю в ролике) и собирает из "золотого дождя" рибонуклеозид трифосфатов молекулу РНК (тощего золотистого червячка). РНК - это, грубо говоря, копия того самого гена. Затем молекула РНК (в этом ролике этого уже нет) попадает в намного более сложный белковый комплекс (рибосому), который из аминокислот "печатает" нового "червяка". Из-за того, что какие-то аминокислоты "боятся" воды, а какие-то наоборот, весь червяк сворачивается в комок (например любой из представленных в ролике).
От такая от -----, малята. До новых встреч)
2219

Увлекательные беседы

Развернуть
- почему я не банан?
- Потому что твой генетический код обуславливает, что ты - человек. Однако, тебя должно порадовать, что твой ДНК на 50-60% совпадает с бананом.
- спасибо, старина
- уж не хотите ли вы сказать, что некоторые люди на 10% бананистее других?
Увлекательные беседы
1060

Генетический редактор впервые "принудил" раковые клетки к суициду

Развернуть
Генетический редактор впервые
МОСКВА, 6 сен – РИА Новости. Молекулярные биологи впервые успешно применили геномный редактор CRISPR/Cas9 для подавления роста раковых клеток и включения программы их суицида, и использовали его для лечения нескольких мышей от рака, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Methods.
Геномный редактор CRISPR/Cas9, названный главным научным прорывом 2015 года, был создан американским ученым Фэнем Чжаном (Feng Zhang) и рядом других молекулярных биологов примерно три года назад, и с тех пор он пережил несколько модернизаций, которые позволяют ученым использовать его для редактирования генома со стопроцентной точностью.

Один из наиболее перспективных вариантов использования CRISPR/Cas9, как рассказывают Чжимин Цай (Zhiming Cai) из университета Шэньчжэня (Китай), является возможность применения данного редактора для "починки" систем самоуничтожения в раковых клетках, поломка которых чаще всего является причиной формирования опухоли и ее бесконтрольного размножения.

Молекулярный "паспорт"

Эта идея считается правительством КНР настолько перспективной, что еще в июле этого года китайские молекулярные биологи получили разрешение на проведение подобных опытов на добровольцах с неизлечимой формой рака легких, который ученые попытаются уничтожить, перепрограммировав их иммунные клетки.

Цай и его коллеги сделали первый шаг к реализации этой задачи, успешно испытав CRISPR/Cas9 в деле борьбы с раком на мышах, превратив его в своеобразную "экстренную кнопку", реагирующую на внутриклеточные или искусственные химические сигналы и заставляющую клетку исполнить определенные действия, в том числе и убить себя.
Это небольшое изменение меняет суть CRISPR/Cas9 – оно превращает этот редактор в избирательный инструмент, фактически в программируемый био-компьютер, который начинает редактировать ДНК только при исполнении некоторых условий, к примеру, присутствия особых дефектных белков в раковых клетках или сигнальных молекул препарата, которые вводятся в опухоль врачами.

Подобная система работает достаточно просто – в ней, вместо обычных "направляющих" РНК, содержащих в себе информацию о редактируемых генах, используются специальные версии этих молекул, которые блокируют работу белка Cas9, производящего все операции над геномом. На одном из ее концов расположен участок, к которому может присоединиться определенная молекула лекарства или белка, и разблокировать Cas9.

Боевая ДНК-редактура

Более того, подобный подход позволяет не просто убивать определенные клетки, как объясняют ученые, но и создавать целые логические цепочки и своеобразные "био-компьютеры" на базе РНК, которые будут принимать самостоятельные решения внутри организма по тому, как лечить ту или иную болезнь или какие изменения нужно проводить в геноме в текущий момент времени и при текущих обстоятельствах.

Проверив работу этой системы на культурах раковых клеток в пробирке, группа Цая попыталась использовать ее для лечения рака, настроив ее таким образом, что редактор включался при появлении молекул белка NPM, сигнализирующего о начале развития рака в мочевом пузыре. Когда Cas9 включался, он активировал так называемые "белки-стражи" p53 и p21, отключенные или малоактивные в раковых клетках. Оба этих вещества отвечают за запуск апоптоза, программы клеточного самоуничтожения, включающейся в нормальных условиях при фатальном повреждении ДНК.
Их искусственное включение, как показали опыты на мышах, в чье тело ученые ввели небольшие фрагменты опухолей, приводило к массовой гибели раковых клеток и резкому уменьшению размеров и массы опухоли, но при этом работа CRISPR/Cas9 никак не затрагивала здоровые клетки, где молекулы NPM и прочих онкомаркеров встречаются крайне редко или не присутствуют в принципе.

Подобные успехи и создание системы "программирования" CRISPR/Cas9, как надеются авторы статьи, ускорит разработку противораковых геномных вакцин, безопасных для клинического применения, и поможет им быстрее пройти испытания на животных и добровольцах.

661

Вирусная природа днк

Развернуть
Вирусная природа днк
Ученые открыли яркий случай иронии эволюции: фрагменты генетического материала вирусов, закрепившиеся в ДНК человека, со временем превратились в ключевые элементы иммунной системы, которая как раз и борется с опасными микроорганизмами, в том числе с вирусами. 
Некоторые вирусы в процессе размножения вписывают последовательность своего генома в ДНК тех организмов, внутри которых они паразитируют. Такие существа получили название ретровирусов. Самым известным патогеном этого типа является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Обычно после вписывания клетка превращается в фабрику, где изготавливаются новые копии вируса — но иногда этот процесс подавляется, хотя вирусная ДНК и остается внутри хромосомы. Если этот процесс произошел в стволовой половой клетке, то такую последовательность будут наследовать потомки инфицированной особи — именно этот материал и называется эндогенными ретровирусами (ЭРВ).
Закрепляются ретровирусы в геноме случайным образом, что делает их надежным индикатором эволюционной истории: наличие следов вируса на одном и том же участке ДНК у двух различных видов однозначно указывает на наличие общего предка. Например, определенные ЭРВ есть только у шимпанзе и человека, и только у орангутанов, горилл, шимпанзе и человека — в точном соответствии с эволюционным древом приматов.
Хотя доля ЭРВ в ДНК человека доходит до девяти процентов, изначально ученые считали их балластом — «шумом». Затем исследователи попытались прояснить их опасность для здоровья. Проще всего это оказалось сделать на примере животных. Так, в 2014 году британские ученые нашли в геномах 38 видов млекопитающих 27 711 ЭРВ, скопившихся за последние 10 миллионов лет.
Впрочем, они же обнаружили странный факт: чем крупнее животное, тем активнее его организм «вычеркивает» из генома ЭРВ. У мышей (средний вес — 19 граммов), например, 3331 ЭРВ, у людей (весят в среднем 60 килограммов) их 1085, а у китов — всего 55. Ученые предположили, что изобилие ЭРВ в геноме является опасным, иначе крупные животные не стали бы от них избавляться. Вероятно, дело в том, что ЭРВ связаны с мутациями, в результате которых в организме начинают развиваться злокачественные опухоли.
Однако у человека следов вредоносного воздействия ЭРВ обнаружить пока не удалось. Более того, ученые находят доказательства того, что реликты древних вирусных инфекций неожиданным образом приносят пользу здоровью и сохраняются в геноме по принципам естественного отбора на ценные признаки.
Так, в 2015 году Джоанна Высоцка (Joanna Wysocka) и ее коллеги из Стэнфордского университета выяснили, что ЭРВ обеспечивает выживание людей: он защищает трехдневные эмбрионы от других вирусов и регулирует генную активность клеток. В составляющих плод восьми клетках ученые нашли не только ДНК родителей, но и генный материал HERVK — самого последнего ЭРВ, попавшего к человеку (около 200 тысяч лет назад).
HERVK вырабатывает белок, не позволяющий другим вирусам попасть в эмбрион, то есть вирус защищает человека от гриппа и других опасных болезней. Более того, Rec (акцессорный белок HERVK) связывает некоторые клеточные РНК и регулирует деятельность рибосом. Таким образом, ЭРВ играет важную роль в раннем развитии человека, участвуя в генной активности эмбриональных клеток. Открытие Высоцки дало новый аргумент ученым, уверенным, что ретровирусы помогли человеку выделиться в отдельный вид, отличный от обезьян.
Дальше — больше. Генетики из Университета Юты экспериментальным образом обнаружили, что при удалении ЭРВ из многих участков генома «ломается» иммунная система человека, защищающая его от болезнетворных микроорганизмов. Ученые работали с интерферонами — молекулярными сигналами, которые выделяются при вторжении вируса и принуждают соседние клетки активировать сотни генов, отвечающих за защиту от «захватчиков». Специалисты изучили открытые базы данных по генам в клетках человека и обнаружили тысячи ЭРВ, которые запускались от интерферонов. Более того, эти ЭРВ были не случайным образом раскинуты по геному: больше всего их было рядом с генами, играющими важную роль в работе иммунной системы.
Чтобы доказать связь ЭРВ и иммунитета, ученые вырезали эти фрагменты инструментом CRISPR/Cas9. Оказалось, что в модифицированных клетках, лишенных чужеродных элементов, гены иммунитета перестали реагировать на интерфероны. Когда же часть клеток (у которых убрали ЭРВ рядом с геном AIM2) заразили опасным вирусом, они не могли ответить адекватной иммунной реакцией. Таким образом, ДНК древних вирусов стала важным элементом защиты организма от их современных «родственников».
Более того, сравнительный анализ геномов различных млекопитающих показал, что многие животные независимым образом были атакованы родственными гаммаретровирусами типа MER41. Случилось это 50-75 миллионов лет назад. У лемуров, летучих мышей, хищных и парнокопытных различные ретровирусы создали сходные по механизму действия энхансеры интерферонных реакций.
Ученые отмечают, что соседство «иммунных» генов и ДНК не случайно. Вирусы специально нацеливались на эксплуатацию системы иммунных сигналов, способных облегчить размножение вирусов. Кстати, даже современные вирусы (тот же ВИЧ) обладают элементами, взаимодействующими с интерферонами. Ирония эволюции заключается в том, что адаптивные механизмы вирусов, помогавшие победить иммунную систему, были впоследствии переработаны и включены в ее арсенал.